CN1067463C - 用于燃料喷射装置的电磁操作阀 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一个可电磁操作的阀门，它具有一个电磁回路，其由一个电磁线圈(1)，一个磁性壳体(3)和一个作为内极的芯体(5)构成，一个作为衔铁和阀闭合体功用的阀门元件(13)是球形的结构和在磁性壳体(3)中作轴向运动。在芯体(5)和阀门元件(13)之间安置一个限位元件(33)，它具有一个对着阀门元件(13)的球面形的限位表面(43)。该阀门元件(13)至少在圆周方向部分地被导引体(25)所包围，它(25)具有一个导引孔(49)，甚至少部分地同样为球面形结构。该阀适合于燃料喷射阀的形式，特别地用于混合压缩式强迫点火内燃机的燃料喷射装置中。
Description
本发明涉及一个电磁操作阀，特别是一种用于燃料喷射装置的燃料喷射阀。
在EP-OS0007724中已公开了一种燃料喷射阀，它具有一个球形的阀门元件，其可在阀门中轴向运动并同时可作为阀闭合体。该球形的阀门元件与一个固定的非磁性阀座配合作用，同时，阀门元件的一个终端位置在电磁线圈不激励时，通过阀门元件靠置在阀座上而被确定。一个磁性的内极，相对阀门元件而言精确地位于阀座相反的对面。如果一个电磁回路的激励发生了，则该球形的阀门元件被拉向内极，因此，它直接限位在内极的接触表面上。此时该阀门被打开。该阀门元件被一个磁性的侧极所包围，它形成一个具有圆柱开口的磁性盘。该磁场磁力线从侧极通过阀门元件延伸至内极，因此，在侧极和阀门元件之间出现一个大的径向空气隙缝，这由于圆柱形开口的几何形状构成。另一个缺点是在设置限位表面时，难以处理内极。在这个限位表面成型和表面处理(涂层)时，通常必须是整个的内极都被处理。
在US-PS4308890中公开了一个类似的可电磁操作的喷射阀，它同样具有一个球形的阀门元件。该阀门元件之轴向运动的两个终端位置则又通过位于电磁内极和固定阀座上的各一个限位表面而被确定。在阀门元件作两个终端位置之间的轴向运动时不存在一个导引结构。在阀门元件的轴向延伸的区域内，一个环区域从磁性壳体伸出至该阀门元件附近。通过该环区域设置一个内部的柱形开口区，通过它，该阀门元件可运动。还有此处，在阀门元件和用作内极的环区域之间存在一个大的径向空气间隙。这个同样的并且已述的缺点也存在于在EP-PS0063952中公开的电磁可操作的流体喷射阀中。
本发明的目的是提供一种用于燃料喷射装置的可电磁操作的阀门，其可以简单和成本低廉地实现一个高效的磁性回路，并可以使磁场的损失保持在很微小的水平。
为了实现上述目的，本发明提供了一种用于燃料射装置的可电磁操作的阀门，具有一个阀纵轴线，一个沿阀纵轴线可轴向运动时球形阀门元件，它与一阀座配合作用，在阀座上靠置着位于轴向运动终端位置的阀门元件；还具有至少一个位于阀座下游的喷射孔；具有一个用作电磁回路之内极的芯体，它与阀座，以及相对阀门元件相反对置，同时该阀门元件具有一个球体赤道线，它与阀门纵轴线相互垂直配置并在其平面中延伸配置一个带导引孔的导引体，其特点是：该导引体的导引孔至少部分是球面结构，其中，阀门元件可作轴向运动。
本发明的可电磁操作的阀门，特别是燃料喷射阀具有优点是，可以简单和成本低廉的方式实现一个高效的磁性回路，因为由于结构简单的措施使得磁场的损失可以保持在很微小的水平。
一个按照发明要求的，包围着一个球形阀门元件的软磁性导引体，通过其在内部导引孔的区域中至少部分球面形的结构不仅可以提供一个良好的阀门元件的导引作用，而且提供一个理想的到阀门元件的磁场线之过渡，因为可以使在两者之间形成的径向空气隙保持在最小水平上。
此外，本发明的优点是，几个阀门构件的处理可在确定的加工程序中如表面处理中明显简单地实现。一个在用作内极的芯体和球形阀门元件之间安置的限位元件可以作为分开的嵌入件很好地成型，而比经受表面处理(例如涂层)要容易，另外装配也更简单。再一个优点是，将限位元件设置为盘形结构并借助一个压力弹簧被挤压到芯体上，因此，限位元件的导引作用就可通过一个非磁的中间件实现。
一个特别的优点是，该限位元件调置为粗气孔的烧结体。这样，该限位元件可由于球粒烧结而成，这些球粒的直径在十分之一毫米的范围内。在烧结一起的球粒之间还可以很好地流通流体，因此，就不必附加的滚动通道了。通过这种粗气孔特性，除了几何形状简单和制作简单以外还可获得的优点是，在限位表面的区域中还抑制了一种液体的粘附性。同时该限位元件还可作为过滤器，以使粗污染物远离阀座区域。
此外有优点的是，为了避免液体的粘附性，该限位元件的球面形限位表面和球面形阀门元件的表面轮廊或者说其半长不要精确一致。这样，在限位时，基本上只能产生一个环形的线接触。
本发明实施例在附图中作了简化描述并在下面的说明书中作详细解释。
图1是本发明可电磁操作的阀门局部图，
图2是沿剖示线Ⅱ-Ⅱ通过一限位元件的截面图；
图3表明一个阀门元件在限位元件之外部区域上的限位，
图4表明一个阀门元件在限位元件之里边区域上的限位和
图5表明一个阀门元件在限位元件之中间区域中的限位；
在图1中以实施例方式和只局部描述的可电磁操作的阀门是用于混合压缩式、强迫点火内燃机的燃料喷射装置的喷射阀结构，它有一个电磁回路，其中置有一电磁线圈1，一个阶梯式管形的磁性壳体3和一个用作内极和燃料进入接头的芯体5，它例如在其整个长度上具有一个不变的直径。一个例如阶梯式的线圈架6容置一个电磁线圈1的绕组并能结合磁性壳体3的阶梯结构方式实现一个特别紧凑的在电磁线圈1区域内的喷射阀结构。
将该电磁线圈1的线圈架6按照适当方式嵌置在阶梯式的磁性壳体3中，也就是说，该电磁线圈1被磁性壳体3在圆周方式完全包围住而朝下方至少部分包围住。一个可安装到磁性壳体3上但未描绘的盖件用于在上边盖住电磁线圈1并用于使磁性回路闭合。这样，该盖件将芯体5和磁性壳体3在电磁线圈1的上方相连接。通过一个直接在线圈架6下方的磁性壳体3的台阶7就可在朝流动下游方向上看，获得一个减小的磁性壳体3直径，该壳体3以其滚动下游的端部区域9起作用而且其中用作阀座载体。该线圈架6例如安置在磁性壳体3的台阶7上。
该管形的磁性壳体3对中地朝阀纵轴线10延伸。在磁性壳体3中延伸着一个纵向孔12，它同样相对该阀纵轴线10为对中的结构。在纵向通孔12中，安置一个球形的阀门元件13，它不仅被用作该喷射阀的衔铁，而且是阀门闭合体。与芯体5之下边的芯体端部14密封地连接一个管形的金属的非磁性的中间件15，例如用钎焊方法连接，并同时轴向上部分地围住该芯体端部14。因为通过中间件15与磁性壳体3的一个密封的和牢固的连接确保了在芯体5和磁性壳体3之间的密封性，所以电磁线圈1可保持干燥。该线圈架6因此例如也靠量在中间件15的一个上边的端表面16上。
该喷射阀的操作是以公知的方式用电磁实现的。为了阀门元件13的轴向运动和依此为了开启克服一个在阀门元件13上靠置的复位弹簧的弹簧力或者为了关闭喷射阀而设置了该电磁回路，它具有电磁线圈1，磁性壳体3和芯体5。在磁性壳体3之下游安置的远离电磁线圈1的端部区域9中，并在纵向孔12内例如通过焊接密封地安装一个圆柱形阀座体20，它有一个固定的阀座21。
为了在阀门元件13沿阀门纵轴线10作轴向运动期间导引它设置一个盘形的导引体25。该球形的阀门元件13与在流动方向上截锥形收缩的阀座体20之阀座21配合作用。该阀座体20的圆周具有一个比磁性壳体3的纵向孔12稍小的直径。在阀座体20之远离阀门元件13的端侧面26上，例如通过一个环绕的，密封的和借助激光形成的焊缝对中和固定连接一个例如钵形结构的喷射孔盘27。
该钵形的喷射孔盘27除了一个其上固定了阀座体20的底件28外还具有一个环绕的朝流动下游指向的固定边缘30，并在底件28中设置至少一个，例如4个通过腐蚀或冲制成形的喷射孔29。通过在喷射孔盘27和磁性壳体3之间的焊缝31就防止了流体，特别是燃料直接流入到喷射孔29外边的内燃机抽吸管道中。
该具有钵形的喷射孔盘27的阀座体20之嵌入深度或者说，一个盘形的限位元件33在阀门元件13上游的配置，就决定了阀门元件13之行程的大小。同时，该阀门元件13的一个终端位置，在电磁线圈1不激励时通过该阀门元件13靠置在阀门体20的阀座21上而被确定，而在电磁线圈1激励时，该阀门元件13的另一终端位置则通过其靠置在限位元件33上形成。一个推入到和阀纵轴线10对中布置的芯体5之流通孔35中的调节套36例如是由滚轧的弹簧钢板制成，它用于调节在流通孔35中延伸的并靠置在调节套36上的复位弹簧17的弹簧予应力，该弹簧17又以其相反的侧端支承在球形阀门元件13的表面上。同时该复位弹簧17还在连续的内孔38中伸过该限位元件33，该内孔38具有一个例如和芯体5之流通孔35直径精确一致的直径。因此，开孔38扮演了流通孔35的一个延续部分。
该限位元件33以上面的端面40靠置在芯体5的芯体端部14上。同时，该端面40例如是如此加工的，即该限位元件33仅仅接触芯体5而不接触中间件15。为了实现这一结构例如在限位元件33的外圆周上设置一个环绕的倾斜部41。另外，在圆周方向上，该限位元件33还被中间件15所导引。在限位元件33的上边端面40是平坦的结构设置时，而其相反对量的对着阀门元件13的下边限位表面43是球面的结构，以便尽可能有效地通过小的空气间隙形成磁回路。在限位元件33上形成球面几何形状的不同结构方案表明在图3至5中，以后要详述。该球面形的限位表面43是通过至少一个例如4个径向并同时朝下游延伸的流体通道特别是燃料通道44而被切割。同时在限位元件33中设置有至少一个槽形结构的燃料通道44。
该限位元件33具有一个阶梯式外轮廊、同时，一个上边区域具有一个比包含燃料通道44的下边区域之直径要较大的外直径。依此，在限位元件33上形成一个台阶46，对着它撑上一个压力弹簧47。在限位元件33上靠置的压力弹簧47将限位元件33挤压到芯体5的芯体端部14上的同时，它还以其相反对置的侧端支承在导引体25上，该导引体25又靠量在阀座体20上。该限位元件33由软磁性材料制成并至少在下边的球面形限位表面43上，为了防止容损而进行表面处理如镀铬。
该球形的阀门元件13具有一个球赤道线48，它位于一个球平面内，该平面将球体分割成两个相同大小的半球体。在这个球赤道线48的区域内延伸着该盘形的导引体25，它具有一个导引孔49，其中，阀门元件13可以运动。该导引体25由一种软磁性材料制成并在阀门元件13靠置在阀座21上情况下至少从球面赤道线48开始的轴向高度上朝下游的方向上设置成与阀门元件13的外轮廊适应的球面结构。该磁力线流通过磁性壳体3，导引体25，阀门元件13和限位件33到达芯体5。通过在导引体25上设置为球面的导引孔49结构，该磁力线流就可以最小的径向空气间隙过渡到阀门元件13上。该导引孔49的上边部分例如是圆柱形结构。该导引体25还可以作翻转180°的结构设置，即，导引孔49的球面结构的部分位于球赤道线48的上方。为了在朝阀座21的方向上导引流体，可以在导引体25的导引孔49上设置轴向延伸的槽状的深凹结构。该导引体25例如通过冲制，烧结或MIM-技术(金属-注射-模制)来制造。
而且，限位元件33也可以通过冲制，烧结或MIM-技术制造。作为优选，该限位元件33还可以由球体烧结而成，这些球体具有0.1毫米范围内的直径。在这种粗孔的烧结体中，流体通孔，特别是燃料通孔44就不再需要了，因为在烧结一起的球体之间，燃料就可以流过去。通过限位元件33的粗气孔表面还可有效地抑制一个液体的粘附作用。该限位元件33还可用作过滤器，以使污染物远离阀座区域。
在磁性壳体3的端部区域9上例如安装一个由板料制成的固定环52。这个环绕的截面形状为钩形的固定环52在圆周的三个或四个位置上具有切制的夹板53，它在拆卸喷射阀时，可以通过自身制动作用防止固定环52的脱离。通过磁性壳体3的台阶7和固定环52，在磁性壳体3的外圆周上构成一个环槽，其中安置一个密封环55。
图2表明沿图1中剖示线Ⅱ-Ⅱ通过限位元件33的截面图。在这个实施例中，设置4个槽形的，相互分别以90°间距安置的燃料通道44，它们从内通孔38径向往外地延伸。同样可以想到其他数目的燃料通道44。当限位元件33是由粗气孔的烧结体构成时就可完全放弃这种燃料通道44。
为了避免液体的粘附作用，该限位元件33之球面限位表面43的几何形状和球形阀门元件13的表面轮廊或者说它的半径不是精确一致的。图3、4和5表明了防止液体粘附性的可能轮廊。这样，该阀门元件13就可能仅在限位元件33之限位表面43的一个外部区域上(图3)被限位，或者仅在一个里边区域上(图4)被限位，或者仅在一中间区域上(图5)被限位，同时，该限位表面43之相应另外的区域从阀门元件13延伸很小的距离。这样，总是尽可能只存在一个环形的线接触。
Claims (13)
1．一种用于燃料喷射装置的可电磁操作的阀门，具有一个阀纵轴线，一个沿阀纵轴线可轴向运动时球形阀门元件，它与一阀座配合作用，在阀座上靠置着位于轴向运动终端位置的阀门元件；还具有至少一个位于阀座下游的喷射孔；具有一个用作电磁回路之内极的芯体，它与阀座，以及相对阀门元件相反对置，同时该阀门元件具有一个球体赤道线，它与阀门纵轴线相互垂直配置并在其平面中延伸配置一个带导引孔的导引体，其特征在于：该导引体(25)的导引孔(49)至少部分是球面结构，其中，阀门元件(13)可作轴向运动。
2．按权利要求1所述的阀门，其特征在于：该导引体(25)的导引孔(49)沿其轴向延伸方向上看具有一个圆柱形部分的结构，其上，连接一个具有球面形轮廊的收敛部分。
3．按权利要求2所述的阀门，其特征在于：该具有球面形轮廊的部分以对着阀座(21)的方式连接到该导引孔(49)之圆柱形部分上。
4．按权利要求2所述的阀门，其特征在于：具有球面形轮廊的部分以对着芯体(5)的方式连接到该导引孔(49)之圆柱形部分上。
5．按前述权利要求之一所述的阀门，其特征在于：在导引孔(49)内至少设置一个槽状的深凹结构。
6．按权利要求1所述的阀门，其特征在于：该阀座(21)构成在一个阀座体(20)上，其上靠置着该导引体(25)。
7．按权利要求1所述的阀门，其特征在于：在芯体(5)和阀门元件(13)之间安置一个限位元件(33)，它具有一个对着该阀门元件(13)的球面形的限位表面(43)，其上靠置着处在其轴向运动之另一终端位置的阀门元件(13)。
8．按权利要求7所述的阀门，其特征在于：该限位元件(33)是盘形的结构并具有一个轴向延伸的内孔(38)。
9．按权利要求7或8所述的阀门，其特征在于：该限位元件(33)在其外轮廊上具有台阶(46)，通过它在朝下游的方向上外直径缩小，并在台阶(46)上靠置一个压力弹簧(47)，它将限位元件(33)挤压到芯体(5)上，同时，该压力弹簧(47)以其相反对置的侧端支承在导引体(25)上。
10．按权利要求7至8之一所述的阀门，其特征在于：该限位元件(33)具有至少一个燃料通道(44)，它确保燃料从内孔(38)开始朝阀座(21)方向流动。
11．按权利要求10所述的阀门，其特征在于：在限位元件(33)之对着阀门元件(13)的限位表面(43)上径向延伸地设置有至少一个具有槽形结构的燃料通道(44)。
12．按权利要求7至8之一所述的阀门，其特征在于：该限位元件(33)是一个有粗气孔的烧结体，通过其材料接合缝可以让流体流通。
13．按权利要求7所述的阀门，其特征在于：该阀门元件(13)在其一个终端位置上仅仅靠置在限位元件(33)之限位表面(43)的一个很小的区域上，因此只发生一个环形的线接触。
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